DE2356135C3 - Single layer cylindrical induction coil - Google Patents
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Description
Dit Erfindung be trifft eine einlagige zylindrische Induktionsspule mit f- usnehmungen zur hochfrequenten Erwärmurg zylindris ;her Körper, bei der die Ausnehmungen den Teilen der zylindrischen Körper gegenüberlieger,, in den;n der magnetische Fluß beeinflußt wird.Dit invention meets be a single-layer cylindrical induction coil with high-frequency f- usnehmungen to Erwärmurg zylindris; her body, wherein the recesses of the parts of the cylindrical body opposite to the Lieger ,,; n is affected the magnetic flux.
Bei einer derartigen aus der DE-AS 19 14 951 bekannten Induktionsspule dienen die Aussparungen (,o dazu, eine stellenwei.'e verringerte magnetische Kopplung zum ί ufzuhei; e-den Werkstück zu erzielen, wobei zur weiteren Verrtiierung der Kopplung teilweise in die Aussparungen Inchpermeable Metallteile eingebracht sind. Dadurch sollen Härterisse durch Überhit- (,s zung von durch Envii -rnung auszuhärtenden Werkstükken vermieden werde i.In an induction coil of this type known from DE-AS 19 14 951, the recesses ( , o serve to achieve a locally reduced magnetic coupling to the workpiece, whereby for further locking the coupling partially into the recesses Inchpermeable metal parts are introduced. This is to hardening cracks by overheating (, s Zung of -rnung by Envii cured workpieces avoided going i.
Aus der DE-OS '.'.2 )0 473 ist es weiterhin bekannt, an den Stellen von Induktionsspulen, die Werkstückteilen gegenüberliegen, bei denen die Gefahr einer Überhitzung gegeben ist, sowohl größen; Abstände vom Werkstück als auch Aussparungen und Bohrungen vorzusehen.From DE-OS '.'. 2 ) 0 473 it is also known, at the points of induction coils that are opposite workpiece parts where there is a risk of overheating, both sizes; Clearances from the workpiece as well as recesses and holes must be provided.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt demgegenüber darin, eine Induktionsüpule der eingangs genannten Art so auszubilden, daß beim Erwärmen von mit Flanschen versehenen Körpern eine gleichmäßige Temperaturverteilung in allen Teilen des Werkstückes erreicht wird, insbesondere eine Überhitzung der Flansch teile vermieden wird.In contrast, the object on which the invention is based is to develop an induction coil of the type mentioned at the beginning to train said type so that when heated with flanged bodies a uniform Temperature distribution in all parts of the workpiece is achieved, in particular overheating of the Flange parts are avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemlß dadurch gelöst, daß zum Erwärmen von zylindrischen, mit Endflanschen versehenen Körpern die Induktionsspule den zylindrischen Körper vollständig umgibt und die axiale Länge der Induktionsspule gleich der des zylindrischen Körpers ist und an elen den Flanschen gegenüberliegenden Stellen der Induktionsspule gleichmäßig am Umfang verteilte rechteckige Aussparungen vorgesehen sind, deren atiale Länge ein Drittel bis zum Vierfachen der axialen Länge des Flansches beträgt und deren Breite in Umfangsrichtung ein Viertel bis drei Viertel der Umfang« länge des Flansches beträgt.According to the invention, this object is achieved by that for heating cylindrical, flanged bodies, the induction coil the cylindrical Completely surrounds the body and the axial length of the induction coil is equal to that of the cylindrical Body is and at elen the flanges opposite points of the induction coil evenly on Circumferentially distributed rectangular recesses provided are whose atiale length is one third to four times the axial length of the flange and whose width in the circumferential direction is a quarter to three quarters of the circumference of the flange.
Eine weitere Lösung der obengenannten Aufgabe besteht darin, dal.) zum Erwärmen von drehbar gelagerten zylindrischen, mit Endflansehen versehenen Körpern die Induktionsspule den zyli el· ischen Körper vollständig umgibt ind die axiale Läng? der Induktionsspule gleich der des zylindrischen Körpers ist und an den den Flanschen gegenüberliegenden Stellen der Induktionsspule eine rechteckige Aussparung vorgesehen ist, deren axiale Länge ein Drittel bis zum Vierfachen der axialen Länge des Flansches beträgt und deren Breite in Umfangsrichtung ein Viertel bis drei Viertel der Umfangslänge des Flansches beträgt.Another solution to the above problem is that dal.) Rotatable for heating mounted cylindrical bodies provided with end flanges, the induction coil, the cylindrical body completely surrounds ind the axial length? the induction coil is the same as that of the cylindrical body and at the points of the induction coil opposite the flanges a rectangular recess is provided, the axial length of which is one third to four times the axial length of the flange and its width in the circumferential direction is a quarter to three quarters of the Circumferential length of the flange.
Durch diese Ausgestaltung wird e ie Verringerung der magnetischen Kopplung zwischen der Induktionsspule und dem zylindrischen Körper im Bereich der Flansche und dadurch eine we;'geliend homogene Temperaturverteilung im gesamten Werkstück erreicht.This configuration results in a reduction in the magnetic coupling between the induction coil and the cylindrical body in the area of the flanges, and thereby a we ; '' Successfully homogeneous temperature distribution throughout the workpiece.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung eine herkömmliche Induktionsspule und Ausführungsbeispiele der erfindungsjremäßen Induktionsspulen näher erläutert. Es zeigtIn the following a conventional induction coil and with reference to the accompanying drawing Exemplary embodiments of the induction coils according to the invention are explained in more detail. It shows
Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht den wesentlichen Teil einer herkömmlichen Induktionsspule zum Hochfrequenzheizen,1 shows the essential in a perspective view Part of a conventional induction coil for high frequency heating,
Fig.2 eine Schnittansicht längs der Linie Ii-Il in Fig. 1.2 shows a sectional view along the line II-II in Fig. 1.
Fig. 3 eine Abwicklung der in Fi ja. 1 dargestellten Induktionsspule,Fig. 3 shows a development of the in Fi yes. 1 shown Induction coil,
Fig.4 in einer perspektivischen Ansicht den wesentlichen Teil einer Ausl'ührungsform der erfindungsgemä-Qen Induktionsspule zum Hochfrequenzheizen,4 shows the essential in a perspective view Part of an embodiment of the invention Induction coil for high frequency heating,
Fig.5 eine Schnittansicht längs d<r Linie V-V in F i g. 4,5 shows a sectional view along the line V-V in F i g. 4,
F i g. 6 eine Abwicklung der in Fig 4 dargestellten Induktionsspule,F i g. 6 shows a development of that shown in FIG Induction coil,
Fig. 7, 8a, 8b und 9 bis 11 AbwicHungen anderer Ausführungsformen erfindungsgemäßer Induktionsspulen, Figures 7, 8a, 8b and 9-11 show variations of others Embodiments of induction coils according to the invention,
F i g. 8c, die .Schnittansicht eines zu heizenden Werkstücks,F i g. 8c, the .Sectional view of a workpiece to be heated,
Fi g. 12 in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Größe einer Aussparung und dem Temperaturunterschied zwischen den Flanschen und dem Hauptkörper des zu heizenden Gegenstandes.Fi g. 12 shows in a diagram the relationship between the size of a recess and the temperature difference between the flanges and the main body of the object to be heated.
Anhand der Fig. I bis 3 wird im folgenden eine herkömmliche Induktionsspule zum Hochfrequenzheizen erläutert. A conventional induction coil for high-frequency heating is explained below with reference to FIGS.
Auf dem Induktionskörper 1 ist eine Kühlleitung 2 vorgesehen. Der Induktionskörper 1 ist so aufgebaut, daß er im allgemeinen die gesamte Außenfläche des zu heizenden Gegenstandes 4 umgibt Es hat sich gezeigt, daß beim Anlegen eines bestimmten Hochfrequenzstro mes an die Stromschiene 3 des herkömmlichen Induktionsköipers 1 die Stärke der Konzentration der magnetischen Kraftlinien im Flanschbereich T1 des zu heizenden Gegenstandes 4 in der Praxis zu groß wird. Als Folge davon steigt die Temperatur in den Flanschbereichen TX im Verhältnis zur Temperatur des Hauptkörpers TI des zu heizenden Gegenstandes 4 übermäßig an. Daher war es bisher nicht möglich, eine einheitliche Aufheizung über den gesamten Körper des zu heizenden Gegenstandes zu erreichen. A cooling line 2 is provided on the induction body 1. The induction body 1 is constructed so that it is generally the entire outer surface of the to be heated object 4 surrounds It has been found that when a certain Hochfrequenzstro mes to the bus bar 3 of the conventional Induktionsköipers 1, the strength of the concentration of the magnetic lines of force in the flange T 1 of the object to be heated 4 becomes too large in practice. As a result , the temperature in the flange portions TX increases excessively in relation to the temperature of the main body TI of the object 4 to be heated . It has therefore not previously been possible to achieve uniform heating over the entire body of the object to be heated.
In den Zeichnungen sind die folgenden Bezugszeichen verwandt worden:The following reference symbols have been used in the drawings:
1 Induktionskörper zum Hochfrequenzheizen.1 induction body for high frequency heating.
2 Kühlleitung, die auf dem InduktionskIVper zum Hochfrequenzheizen vorgesehen ist,2 cooling line, which is provided on the induction body for high-frequency heating,
3 Stromschiene des Induktionskörpers zum Hochfrequenzheizen, 3 conductor rail of the induction body for high frequency heating,
4 zu heizender Gegenstand,4 object to be heated,
Ti Flansch des zu heizenden Gegenstandes, Ti flange of the object to be heated,
T2 Hauptkörper des zu heizenden Gegenstandes. T2 main body of the object to be heated.
E Aussparung des Induktionskörpers zum Hochfrequenzheizen, E recess of the induction body for high-frequency heating,
D Außendurchmesser des Flansches des zu heizenden Gegenstandes, D outer diameter of the flange of the object to be heated,
G Breite des Flansches des zu heizenden Gegenstandes, G width of the flange of the object to be heated,
H Höhe des Flansches des zu heizenden Gegenstandes. H Height of the flange of the object to be heated.
Gemäß Fig.4 bis 6 sind Aussparungen E in geeignetem Abstand voneinander an beiden Enden des Induktionskörpers 1 gegenüber den beiden Flanschen 71 des zu heizenden Gegenstandes vorgesehen. Es wurde festgestellt, daß beim Anlegen eines bestimmten Hochfrequenzstromes an die Stromschiene 3 des Induktionskörpers 1 die Stärke der magnetischen Kraftlinien, die auf die Flansche Π des zu heizenden Gegenstandes 4 wirken, und die Stärke der magnetischen Kraftlinien, die auf den Hauptkörper Tl des zu heizenden Gegenstandes 4 wirken, nahezu ausgeglichen sind und damit eine einheitliche Temperaturverteilung sowohl über die Flansche Ti als auch Ober den Hauptkörper Γ2 erreicht wird. Auf dieser Grundlage wurden die in den Fig. 7 bis Il dargestellten Konstruktionen entwickelt.According to FIGS. 4 to 6, recesses E are provided at a suitable distance from one another at both ends of the induction body 1 opposite the two flanges 71 of the object to be heated. It was found that when a certain high-frequency current is applied to the busbar 3 of the induction body 1, the strength of the magnetic lines of force that act on the flanges Π of the object 4 to be heated, and the strength of the magnetic lines of force that act on the main body Tl of the Object 4 act, are almost balanced and thus a uniform temperature distribution is achieved both over the flanges Ti and over the main body Γ2. The constructions shown in FIGS. 7 to II were developed on this basis.
Der in Fig. 7 dargestellte Induktionskörper ί wird dann verwandt, wenn der zu heizende Gegenstand nur einen Flansch aufweist. Der in Fig. 8a dargestellte Induktionskörper 1 weist in seinem mittleren Abschnitt Aussparungen /Tauf. Dieser Induktionskörper 1 ist zur Verwendung bei einem zu heizenden zylindrischen Gegenstand bestimmt, der in seinem mittleren Abschnitt mit einem Flansch versehen ist. Der in Fig. 8b dargestellte Induktionskörper 1 weist vier Aussparungen E über die Breite F auf. Her zu hei/ende Gegenstand, bei dem der in F i g. 8b dargestellte Induktionskörper 1 verwandt worden soll, enthält vier Flansche, wie es in F i g. 8c dargestellt ist. Vorzugsweise ist die Form der Aussparungen des Induktionskörpers 1 rechtwinklig, wenn sich die Aussparungen am Fncle des Induktionskörners I be.'siden, und kreisförmig, wenn sie sich innerhalb der Breite P befinden, um sie durch einfaches Bohren ausbilden zu können. Wie oben beschrieben, besteht jedoch keine Notwendigkeit, die Form der Aussparungen auf diesen Bereich einzu- schränken. Der in der Fig.9a dargestellte Induktionskörper ist ein herkömmlicher Typ, an dessen beiden Enden entlang des Umfanges Segmente N aus dem gleichen Material, aus dem der Induktionskörper 1 besteht, angebracht sind. Das Anbringen der SegmenteThe induction body ί shown in Fig. 7 is used when the object to be heated has only one flange. The induction body 1 shown in Fig. 8a has recesses / baptisms in its central section. This induction body 1 is intended for use with a cylindrical object to be heated which is provided with a flange in its central portion. The induction body 1 shown in FIG. 8b has four recesses E over the width F. Subject to be named, in which the in Fig. The induction body 1 shown in FIG. 8b is to be used, contains four flanges, as shown in FIG. 8c is shown. The shape of the recesses of the induction body 1 is preferably right-angled when the recesses are at the foot of the induction core I, and circular when they are within the width P so that they can be formed by simple drilling. As described above, however, there is no need to restrict the shape of the recesses to this area. The induction body shown in FIG. 9a is of a conventional type, at both ends of which segments N made of the same material from which the induction body 1 is made are attached along the circumference. Attaching the segments
ίο N am Induktionskörper 1 kann durch Löten oder ein anderes Verfahren geschehen. Wie es in der Figur dargestellt ist, sind damit Aussparungen E ausgebildet Die Fig.9b und 9c zeigen Schnittansichten längs der Linie C-Cund D-D in Fig.9a. Mit iv ist die Dicke des Induktionskörpers bezeichnet. Der in Fig.9d dargestellte Induktionskörper I, dessen Form der des in F i g. 6 dargestellten Induktionskörpers ähnlich ist, weist eine Breite P auf und enthält Segmente Q, die durch Löten daran (R) angebracht sind und Aussparungen E bilden, wie es in der Figur dargestellt ist. F i g. 9e zeigt eine Schnittansicht längs der Linie -.· -AmVX g. 9d. Der in Fig. 10 dargestellte induktionskör;er weist eine Aussparung E auf, die dadurch gebildet ist, daß die in F i g. 6 dargestellten Aussparungen zu einer Aussparung ausgebildet sind. Es ist offensichtlich, daß auf die gleiche Weise -'ie in F i g. 11 dargestellte Aussparung Edadurch gebildet ist, daß die in Fig. 7 dargestellten Aussparungen zu einer einzigen Aussparung ausgebildet sind. Wenn ein Induktionskörper verwandt wird, der — wie oben beschrieben — nur eine Aussparung aufweist, ist es notwendig, den zu heizenden Gegenstand während des Heizvorganges zu drehen.ίο N on the induction body 1 can be done by soldering or another method. As shown in the figure, recesses E are formed with it. FIGS. 9b and 9c show sectional views along the line CC and DD in FIG. 9a. The thickness of the induction body is denoted by iv. The induction body I shown in FIG. 9d, the shape of which is that of the one shown in FIG. 6, has a width P and contains segments Q which are attached thereto by soldering (R) and which form recesses E , as shown in the figure. F i g. 9e shows a sectional view along the line -. · -AmVX g. 9d. The induction body shown in Fig. 10 has a recess E which is formed by the fact that the in Fig. 6 recesses shown are formed into a recess. It is evident that in the same way -'ie in FIG. The recess E shown in FIG. 11 is formed in that the recesses shown in FIG. 7 are formed into a single recess. If an induction body is used which - as described above - has only one recess, it is necessary to rotate the object to be heated during the heating process.
Im folgenden werden Versuche erläutert. Bei den Versuchen bestand der zu heizende Gegenstand ausExperiments are explained below. In the tests, the object to be heated passed
.15 Flußeisen und hatte die folgenden Abmessungen:.15 fluent iron and had the following dimensions:
Außendurchmesser Oder zwei Flansche 112 mm Gesamtlänge (Breite) Fdes ZylindersOutside diameter or two flanges 112 mm Total length (width) F of the cylinder
mit zwei Flanschen 61mmwith two flanges 61mm
Breite Gder beiden Flansche 3.5 mmWidth of the two flanges 3.5 mm
Höhe Hder beiden Flansche 7,5 mmHeight of both flanges 7.5 mm
Die bei den Versuchen verwandten Induktionskörper 1 bestanden aus Kupfer, und ihre Aussparungen hatten
die folgenden Abmessungen:
45The induction bodies 1 used in the tests were made of copper and their recesses had the following dimensions:
45
Tiefe λ der Aussparung:Depth λ of the recess:
2 mm, 4 mm, 5 mm und Omm (herkömmlicher
Induktionskörper),
Breiteyder Aussparung:2 mm, 4 mm, 5 mm and Omm (conventional induction body),
Width of the recess:
die Hälfte der Umfangslänge des Induktionskörpers und 0 mm (herkömmlicher Induk'.ionskörper),
Abstand K zwischen dem Induktionskörper 1 und dem Flansch 7"I:
'5 mm (siehe Fi g. 5).half of the circumferential length of the induction body and 0 mm (conventional induction body), distance K between the induction body 1 and the flange 7 "I:
5 mm (see Fig. 5).
Wenn der zu heizende Gegenstand auf -;twa 10000C durch Anlegen eines Hochfrequenzstromes an die Stromschiene 3 aufgeheizt war, wurde der Temperaturunterschied zwischen dem Flansch Ti und dem Hauptkörper 72 ;;emessen, und es wurde die in F i g. 12 dargestellte Beziehung erhalten. Auf der Ordinate ist der Temperaturunterschied in 5C aufgetragen, während auf der Abszisse der Wert von κ in mm aufgetragen ist. Wie oben erwähnt, betrug während sämtlicher Versuche der Wert von y die Hälfte der Umfangslänge des induktionskörpers, u'ißer wenn im Falle der Verwendung eines herkömmlichen Induktionskörpers keine Aussparungen vorgesehen waren.If the to be heated object on -; twa 1000 0 C was heated by applying a high-frequency current to the busbar 3, the temperature difference between the flange Ti and the main body 72 ;; was emessen, and it has been shown in F i g. 12 obtained relationship. The temperature difference in 5 C is plotted on the ordinate, while the value of κ in mm is plotted on the abscissa. As mentioned above, during all tests the value of y was half the circumferential length of the induction body, except when no recesses were provided in the case of using a conventional induction body.
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Aus Fig. 12 ergibt sich, da" der Temperaturunterschied zwischen den Flanschen 7 1 und dein Hauptkörper T2 25(TC betragt, wenn ein herkömmlicher Induktionskörper I verwandt wird, und daß der Temperaturunterschied merklich geringer wird und eine einheitliche Aufheizung erfolgt, wenn eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Induktionskörpers verwandt wird. lis zeig: sich, daß es zur Minimaüsierung des Temperaturunterschiedes zwischen den Flanschen Ti und dem Hauptkörper T2 notwendig ist. die Abmessungswerte ν und \ der Aussparung /;"des Induktions körpers, die sich dem Flansch 71 des zu heizenden Gegenstandes gegenüber befindet, so groß wie möglich zu machen. Die F.rgebnisse einer großen Anzahl von durchgeführten Versuchen haben gezeigt, daß zum Erreichen des günstigsten F.rgebnisses der Wert für ν in einem Bereich zwischen einem Drittel und dem Vierfachen der Breite Gdes Flansches des zu heizenden Gegenstandes und der Wert fur ν m einem Bereich /wischen einem Viertel und drei Viertel der Umfangslangt· des /u heizenden (iegenstandcs liegen sollten.It can be seen from Fig. 12 that "the temperature difference between the flanges 7 1 and the main body T2 is 25 (TC when a conventional induction body I is used, and that the temperature difference becomes noticeably smaller and uniform heating occurs when an embodiment of the induction body of the invention is used lis displayed: that it is necessary to Minimaüsierung the temperature difference between the flanges Ti and the main body T2 ν the dimension values, and \ the recess /; "of the induction body that approaches the flange 71 of the heating object.. The results of a large number of tests have shown that, in order to achieve the most favorable results, the value for ν in a range between one third and four times the width G of the flange of the object to be heated and the value for ν in a range / between a quarter and three quarters the extent of the / u heating (should be.
Is wurde ein Lager aus einer Bleikupferlcgienine durch Schleuderi/tin hei gestellt, indem das «eschmoize ne Metall in d.is Innere eines Flußstalilzylindcrs gegossen wurde, der zwei Flansche aufwies und der eine einheitliche Temperaiurverteilung zeigte. Das gegossene Lager wurde abgeschreckt und einer mikroskopischen Prüfung der Oberfläche unterworfen, die eine sehr einheitliche und ausgezeichnete Beschaffenheit der Metalloberflache ergab. Wenn ein herkömmlicher Indiiktionskörper unter denselben Bedingungen, wie bei dem obigen Versuch verwandt wurde, wurde deutlich beobachtet, daß die Beschaffenheit der Oberfläche des Produktes bei weitem schlechter als die des zuerst genannten Produktes war.Is became a bearing made from a lead copper lubricant made hot by slinging by the eschmoize Metal in the interior of a river valley cylinder was cast, which had two flanges and one showed uniform temperature distribution. The poured Bearing was quenched and subjected to a microscopic examination of the surface, the one resulted in a very uniform and excellent quality of the metal surface. If a conventional Inductive body under the same conditions as used in the above experiment became clear observed that the surface texture of the product is far inferior to that of the first named product.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |